裂缝对预应力混凝土结构耐久性的影响

本文分析了预应力混凝土结构裂缝状态下力筋腐蚀的机理,阐述了裂缝及其宽度与力筋腐蚀间的关系,并提出了一般环境条件下预应力筋腐蚀的经时模型,可供耐久性设计参考。 1 裂缝状态下预应力筋蚀的机理 与钢混凝土结构一样,由于初始混凝土的高碱性,预应力混凝土结构力筋表面形成一层致密的钝化膜,使其处于钝化状态。但随着环境介质的侵入,钝化膜逐渐遭到破坏,从而导致腐蚀的发生。在一般环境条件下,预应力筋的腐蚀通常由两种作用引起：一种是碳化作用,即中性化作用。它降低了混凝土孔隙液中的碱度,当碳化深度到达力筋表面时将…     

撞击作用下自复位RC柱损伤分析

为了探究初始应力对RC桥墩在车辆撞击作用下的损伤影响,采用LS-DYNA建立自复位混凝土柱水平撞击模型,并选取一组典型工况,分析研究自复位混凝土柱的动力响应过程.分析了撞击作用下预应力钢绞线、纵筋与箍筋、混凝土的损伤分布.通过预应力钢绞线、纵筋与箍筋、混凝土损伤形式的分析,发现自复位混凝土柱在车辆撞击作用下损伤主要集中在撞击位置及基础底部接触面,不会发生剪切破坏,这与普通混凝土柱由于剪切斜裂缝而破坏有明显不同.     

PHC管桩受弯承载力非线性分析

基于ABAQUS软件,对预应力高强混凝土(PHC)管桩受弯承载力进行非线性数值模拟.采用降温法施加预应力,混凝土本构采用损伤塑性模型,预应力筋采用弹塑性模型.对比PHC管桩线弹性模拟与非线性模拟可知:两种分析方法在管桩开裂前的受力性状是一致,但在管桩进一步受力破坏时表现出很大差别.将非线性模拟得到的开裂弯矩、极限弯矩与先张法预应力混凝土管桩中管桩抗弯性能表所提供的开裂弯矩和极限弯矩进行比较.结果表明:文中采用的本构模型和模拟参数是可靠的.     

预应力型钢混凝土框架试验研究和设计理论

基于两榀预应力型钢混凝土框架的竖向静力试验,对其破坏形态、裂缝的开展与分布、刚度变化、弯矩调幅等特征进行研究.试验结果表明:预应力型钢混凝土框架梁发生类似于钢筋混凝土适筋梁的正截面受弯破坏,属延性破坏,框架梁端形成塑性铰实现了塑性内力重分布,位移延性比大于3,弯矩调幅值为30%左右,弯矩调幅值高于普通预应力混凝土结构.最后分析了次内力产生的本质,提出考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算公式,计算结果与试验数据较吻合.本文计算理论反映了现代预应力设计理论的新思想,为《预应力混凝土结构设计规范》的编制提供依据.     

混凝土衬砌渠道冻胀破坏的机理及力学分析

分析混凝土衬砌渠道冻胀破坏的现象和机理,给出了梯形混凝土衬砌渠道的冻胀力学模型,并进行了受力分析与载荷计算.提出了寒区混凝土防护层渠道最低衬砌厚度的计算方法.     

预应力钢绞线超高强混凝土管桩轴压性能研究

通过对2种常用桩型的预应力钢绞线超高强混凝土管桩和预应力钢绞线复合配筋超高强混凝土管桩进行轴压性能试验、数值模拟分析和经验公式计算,研究了管桩的极限轴压承载力、极限轴压变形及破坏特征．结果表明：所有管桩试件均呈现受压破坏,混凝土首先压碎,导致纵筋向外压曲,箍筋拉断．数值模拟得到的桩身破坏断面与试验桩身破坏断面吻合较好,数值模型可以较为准确地预测管桩极限轴压承载力和极限轴压变形．预应力钢绞线超高强混凝土管桩以及预应力钢绞线复合配筋超高强混凝土管桩的抗压承载力建议按照国家标准图集《预应力混凝土管桩》(10G409)中公式进行计算．     

PSC桩抗震性能有限元分析

运用ABAQUS有限元分析软件对预应力离心钢管混凝土管桩（PSC桩）进行抗震性能有限元分析,根据有限元模拟结果对其破坏特征、滞回曲线以及骨架曲线进行初步分析,并通过改变钢管壁厚、混凝土壁厚以及预应力筋配筋率,分析其对抗震承载力的影响。结果表明,PSC桩破坏表现出明显的塑性特征,滞回曲线呈梭形,形状饱满,耗能能力好;随着钢管壁厚的增加,PSC桩的抗震承载力增加较为明显,随着预应力筋配筋率的增加,抗震承载力有一定程度提高,混凝土壁厚对PSC桩抗震承载力几乎没有影响.     

高强钢筋高强混凝土预应力梁抗弯性能试验研究

通过对12根高强钢筋高强混凝土预应力梁的抗弯试验,观测试验梁的破坏现象和失效过程,研究混凝土强度等级、非预应力高强钢筋配筋率、预应力钢筋配筋率等因素对其抗弯性能的影响规律.试验结果表明,高强钢筋高强混凝土预应力适筋梁破坏过程包括开裂前阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服后直至失效3个阶段,各阶段破坏模式与普通钢筋混凝土梁受弯破坏相似,均为延性破坏.混凝土强度等级以影响钢筋屈服后的抗弯性能为主,高强度等级混凝土试验梁的后期承载力下降较小.非预应力筋配筋率显著影响试验梁开裂后的抗弯性能,即相同变形时,配筋率越高承载力越高.相同张拉控制应力条件下,预应力筋配筋率越高开裂弯矩越大;相同弯矩作用下,预应力配筋率越高变形越小,其极限承载力也越高.     

单环预应力作用下混凝土压力管道受力分析研究

以弹性地基梁理论为基础,提出了无限长、半无限长和有限长预应力混凝土压力管道在单环预应力作用下的内力理论计算公式,并将计算结果与三维有限元分析结果进行了对比。得到了预应力筋束最大间距的计算方法,以保证压力管道各横断面能够建立相同均匀的预压应力;提出了预应力筋束分步张拉施工与荷载控制方法,以减小管壁混凝土的轴向次弯矩。研究结果对避免预应力张拉施工阶段在管壁混凝土内表面出现环形裂缝及合理进行预应力筋束布设等具有一定工程应用价值。     

桥梁施工混凝土裂缝的控制与修补

混凝土裂缝产生的原因比较复杂,可以分为两类:一是在荷载的作用下,桥梁某个部位产生裂缝,这种情况比较少见,也是不允许出现的;二是由于变形荷载产生裂缝,这在桥梁混凝土施工中较为普遍.后者又主要包括气温、水泥水化引起温差使混凝土变形,地基的不均匀下沉混凝土开裂变形,预应力梁施工中的预应力筋放张,不均匀受力使混凝土开裂变形等均属变形荷载作用.     

预应力混凝土平面曲线箱梁裂缝

针对预应力混凝土曲线箱梁,产生径向水平压力的平面曲线力筋易使混凝土腹板超载,而造成混凝土破坏,并使力筋拉直等问题,应用翘曲扭转理论,分析了预应力混凝土平面曲线箱梁在张拉平面曲线形纵向力筋时,将在腹板中产生横向力,以及桥墩和桥梁支座约束作用,局部板中力筋的径向力使竖向跨越的腹板产生剪力和弯矩等产生裂缝的原因,提出了在设计与施工中应采取保证力筋的保护层厚度,充分调整力筋曲率的作用,设计计算必须考虑侧向预应力,保证在力筋弯曲的部位、管道不出现尖弯等措施。为平面曲线桥梁的设计与施工提供了一定的理论依据。     

PHC管桩与承台连接节点试验研究与有限元分析

对4个预应力高强混凝土(PHC)管桩与承台连接节点进行了低周往复荷载试验,描述了试件的破坏过程和形态,分析了桩身混凝土、锚固钢筋以及碳纤维约束预应力混凝土管桩(CFRP)的应变,对构件的滞回曲线、承载力和位移延性等进行了研究.试验结果表明,在弯矩作用下,节点区域混凝土被压碎,节点区锚固钢筋约束减弱,形成铰接点,节点转动能力变大;在桩身混凝土中掺入钢纤维以及配置非预应力筋可以提高节点的位移延性;在进行节点设计时,应保证承台不会由于桩端转动时产生的挤压力或撬力作用过早地发生破坏.采用有限元分析软件Open Sees对节点在往复荷载作用下的受力性能进行了模拟分析,计算结果和试验结果吻合较好.     

荷载作用下高强混凝土的抗冻性

混凝土的损伤是一个多因素复合作用的结果。本文研究了引气（ＡＰＣ）和非引气（ＮＰＣ）高强混凝土在三分点加荷受弯和冻融循环同时作用下的损伤过程、机理。通过０％、１０％、２５％、５０％４个荷载比例作用下混凝土的抗冻性比较，分析了荷载和引气对混凝土抗冻性的影响。结果表明，荷载和冻融循环双因素作用下，荷载比例较大时，混凝土试件的破坏主要是荷载在冻融引起的微裂缝处产生应力集中，使微裂缝迅速扩展造成混凝土破坏。     

基于ABAQUS的承压状态下PHC管桩变参数分析

为研究轴压力作用下预应力高强混凝土(PHC)管桩的抗震性能,本文采用非线性有限元软件ABAQUS对PHC管桩进行了非线性有限元分析,有限元分析结果和试验结果吻合较好,表明该有限元模型参数可靠.在此基础上,利用该有限元模型参数对PHC管桩进行了变参数分析,分析了轴压比、非预应力筋、剪跨比和箍筋间距对PHC管桩的影响.研究结果表明:轴压比、非预应力筋和剪跨比是影响PHC管桩受力性能的主要因素,然而改变箍筋间距对PHC管桩的受力性能影响较小.     

混凝土轴心受拉试件细观数值模拟

为在细观层次研究混凝土轴心受拉状态下的损伤破坏机理,基于ANSYS参数化设计语言,建立了能够表征混凝土骨料随机分布和细观相材料力学参数非均匀性的混凝土轴心受拉试件细观数值模型.通过数值模拟,得到了混凝土内部微裂缝产生、发展直至试件断裂的演化过程和应力—应变曲线.结果表明,对于混凝土轴心受拉试件,虽然受到均匀拉应力的作用,但是由于骨料分布的随机性和细观相材料力学性质的差异,试件内应力和应变分布并不均匀,裂缝扩展存在弥散、集中、局部化阶段.骨料的存在既是导致裂缝产生的根源之一,又可在一定程度上阻碍裂缝的发展.本文的数值方法可以克服物理试验加载时难以对中的局限,弥补宏观层次采用均匀化方法研究的不足,有利于揭示混凝土轴心受拉损伤的破坏机理.     

疲劳损伤后部分预应力碳纤维塑料筋混凝土梁受力性能

碳纤维塑料(CFRP)筋具有耐腐蚀、强度高、弹性模量高与质量轻等优点,是暴露及恶劣环境下预应力钢筋的理想替代品.目前,国内外对部分预应力CFRP筋混凝土梁的静力性能已进行了较深入的研究,但对其疲劳性能以及疲劳损伤后静力性能的研究还较少.通过部分预应力CFRP筋混凝土梁300万次疲劳试验和疲劳损伤前后的静力全过程试验,对其在损伤前后的破坏形态、荷载挠度曲线、变形特性等进行了较系统的对比与分析.研究表明,疲劳损伤后部分预应力CFRP筋混凝土梁仍具有较高的承载力、较大的刚度以及较好的延性.     

基于冻融循环本构的预应力对拉式挡墙的冻胀效应研究

预应力对拉式挡墙的冻胀受力状态复杂,墙背的冻胀力分布尚不明确,进一步探究预应力对拉式挡墙的冻胀力分布具有重要意义。根据哈尔滨某地区的实际监测温度,采用ABAQUS数值模拟软件模拟温度场在模型空间的合理分布。基于冻融循环后混凝土塑性损伤本构,在所建立的温度场上进行热力耦合分析,研究预应力筋、冻胀时间对预应力对拉式挡墙冻胀效应的影响。研究结果表明：挡土墙所受冻胀力呈现“上小下大”的上三角分布趋势,且随着冻胀时间增加,冻胀力会呈现先逐渐增大然后逐渐减小的趋势,并在冻胀后120 d冻胀力达到最大。相比之下,由于预应力钢筋的存在,预应力对拉式挡土墙会使冻胀力在该处产生应力集中而增大,最大可使冻胀力增加200 kPa左右。在预应力钢筋的作用下,挡土墙的水平位移会减小40%～116%。本文研究结果可以为季节性冻土区的预应力对拉式挡土墙施工和设计提供技术支撑。     

预应力混凝土支护管桩抗剪计算分析

基于Mohr-Coulomb破坏准则,对预应力混凝土支护管桩沿斜截面破坏时的受力机理进行理论分析,根据预应力混凝土支护管桩的结构特性,推导了预应力混凝土支护管桩的抗剪承载力计算公式.通过管桩抗剪试验数据和理论计算结果对比分析,验证了所提出的抗剪计算公式的合理性,为基坑支护结构设计时计算预应力混凝土支护管桩的抗剪承载力提供理论依据.     

集中荷载作用下无粘结预应力混凝土梁的试验研究

针对无粘结预应力梁的特点 ,对集中荷载作用下抛物线布筋的无粘结部分预应力混凝土简支梁和连续梁进行对比试验 ,分析了它们的受弯性能。结果表明 ,合理配筋的两跨同时对称加载的连续梁能在形成充分塑性铰后而破坏 ,无粘筋极限应力增量有所提高 ,而连续梁的极限承载力有较大提高。     

均布荷载下预应力FRP筋钢与混凝土组合梁轴向力计算

外荷载作用下,预应力FRP筋钢与混凝土组合梁的交接面必产生相对滑移,预应力FRP筋内力会随外荷载增加而增加,这种交接面滑移和FRP筋内力增量会导致混凝土翼缘板、钢梁、连接件受力性能发生变化.针对这一问题,结合预应力组合梁实际受力特征,利用弹性理论,建立了考虑组合梁交接面相对滑移和预应力FRP筋内力增量影响的轴向力微分方程,给出均布荷载下组合梁中混凝土板和钢梁的轴向力理论计算公式.计算结果表明,预应力FRP筋组合梁的轴向力随着连接件刚度的增大和外荷载增加而增大,组合梁跨中截面轴向力最大,从跨中到梁端按非线性逐渐减小,梁端部轴向力近似为零,预应力FRP筋内力增量对组合梁轴向力影响较小,可以忽略其对...